心肌細(xì)胞收縮力和舒張力實(shí)時(shí)測(cè)量

xCELLigence實(shí)時(shí)細(xì)胞分析（RTCA）Cardio儀器以監(jiān)測(cè)心臟細(xì)胞跳動(dòng)的心臟毒性評(píng)估，擴(kuò)展了ACEA基于微電子的細(xì)胞分析系統(tǒng)。與其他xCELLigence®儀器一樣，以非侵入式電阻抗監(jiān)測(cè)，以實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記的方式評(píng)估細(xì)胞形態(tài)變化和附著質(zhì)量，但Cardio模型具有更高的數(shù)據(jù)采集速率（每12.9毫秒）。因?yàn)榧?xì)胞誘導(dǎo)的電阻抗取決于細(xì)胞大小/形狀以及細(xì)胞與板子底部相互作用的強(qiáng)度，所以心肌細(xì)胞的收縮-舒張周期產(chǎn)生了在毫秒級(jí)上容易捕獲的阻抗的明顯的節(jié)奏波動(dòng)。這種“跳動(dòng)”模式的強(qiáng)度和周期的變化可以在短（秒）到長(zhǎng)（天）時(shí)間方案中監(jiān)測(cè)，以評(píng)估在不同藥物存在下的心肌細(xì)胞收縮力和舒張力。這使得能夠在最大程度上與生理相關(guān)的條件下評(píng)估臨床安全性測(cè)試的短期和長(zhǎng)期（慢性暴露或重復(fù)給藥）心臟毒性。

將xCELLigence RTCA Cardio儀器96孔實(shí)時(shí)微電子檢測(cè)板放入（E-Plate® Cardio96）Cardio分析細(xì)胞，放置在標(biāo)準(zhǔn)的CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱中，并通過(guò)電纜與分析和控制單元放置于外部。友好的用戶(hù)軟件允許對(duì)儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，并可以顯示與分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提供有關(guān)細(xì)胞健康的定量信息，包括活力和跳動(dòng)、不規(guī)則的活動(dòng)。

xCELLigence RTCA Cardio系統(tǒng)使用非侵入性，無(wú)標(biāo)記的阻抗方式監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)時(shí)定量評(píng)估心肌細(xì)胞的健康/功能。將心肌細(xì)胞接種在96孔實(shí)時(shí)微電子檢測(cè)板（E-Plate  Cardio 96）中，每個(gè)孔底部都覆蓋有金微電極陣列。施加低電壓（小于20mV）在電極之間建立電流，其被覆蓋電極的細(xì)胞數(shù)量，這些細(xì)胞的形態(tài)和細(xì)胞附著的強(qiáng)度差異地調(diào)節(jié)（圖1A）。因?yàn)樾募〖?xì)胞收縮/松弛周期涉及細(xì)胞形態(tài)和粘附的顯著變化，所以可以使用阻抗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)（圖1B）。 xCELLigence RTCA Cardio系統(tǒng)的快速數(shù)據(jù)采集率（整個(gè)96孔板為12.9 ms）可提供高時(shí)間分辨率，用于觀察心肌細(xì)胞收縮/松弛連續(xù)體的細(xì)微差別。由于阻抗測(cè)量是無(wú)創(chuàng)的，所以毫秒級(jí)數(shù)據(jù)可以與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)（小時(shí)/天）相結(jié)合，以研究化合物對(duì)心肌細(xì)胞健康和功能的短期和長(zhǎng)期影響。

圖1.使用實(shí)時(shí)阻抗監(jiān)測(cè)來(lái)定量評(píng)估心肌細(xì)胞的健康和功能。（A）實(shí)時(shí)阻抗監(jiān)測(cè)原理。 E-Plate Cardio 96是96孔實(shí)時(shí)微電子檢測(cè)板，其中每個(gè)孔底部都有微金電極。施加低電壓會(huì)在電極之間產(chǎn)生電流。在電極表面上的粘附細(xì)胞的存在以與孔內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量以及細(xì)胞的形態(tài)和粘附特性成比例的方式阻止該電流。阻抗信號(hào)（Z）被顯示為稱(chēng)為細(xì)胞指數(shù)的任意的無(wú)單位參數(shù)，是比較存在細(xì)胞時(shí)的阻抗值與不存在細(xì)胞的比率。（B）由于心肌細(xì)胞的大小/形狀和附著力在收縮/弛豫周期內(nèi)有節(jié)奏地波動(dòng)，所以阻抗能夠跟蹤該過(guò)程。（C）E-Plate Cardio 96上跳動(dòng)心肌細(xì)胞的視頻。